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AGENTES OXIDANTES E ANTIOXIDANTES∗
 
Introdução 
As moléculas de oxigênio diatômico na atmosfera terrestre são as maiores promotoras 
de reações nas células vivas. Exceto aqueles organismos que são especialmente adaptados para 
viver sob condições anaeróbicas, todos os animais e plantas requerem oxigênio para uma 
eficiente produção de energia (Halliwell & Gutteridge, 1989). 
O surgimento do oxigênio deve ter sido acompanhado pelo aparecimento da camada de 
ozônio (O3) na alta atmosfera, e a absorção dos efeitos danosos da radiação ultravioleta pela 
camada de ozônio provavelmente permitiu a evolução dos mais complexos organismos 
terrestres (Halliwell & Gutteridge, 1989). O oxigênio é o elemento que, na classificação 
periódica dos elementos químicos, pertence à família 6A, cujo número atômico e massa atômica 
são 8 e 16, respectivamente, e que possui 8 elétrons distribuídos nas suas camadas orbitárias. 
 
Metabolismo do oxigênio 
Normalmente, em torno de 95 a 98% do oxigênio absorvido pelos organismos aeróbicos 
é reduzido, formando-se água na cadeia respiratória através do transporte de elétrons na 
mitocôndria, bem como no retículo endoplasmático, onde o sistema enzimático citocromo, no 
processo de fosforilação oxidativa, procede a redução tetravalente do O2 pelo sistema citocromo 
oxidase, fornecendo simultaneamente 4 elétrons para o oxigênio, que se reduz diretamente à 
água: 
 
O2 + 4H+  4e- ⇒ 2H2O 
 
As fontes que cedem os cátions de hidrogênio e os elétrons para a reação são, 
basicamente, o NADH, o FADH e a ubiquinona ou coenzima Q (Halliwell & Gutteridge, 1989). 
Todavia, como já referido, de 2 a 5% do O2 é reduzido univalentemente, processo em que uma 
molécula recebe apenas um elétron, o qual vai ocupar um dos orbitais externos, ao mesmo 
tempo em que o outro continua não parelhado, produzindo intermediários altamente reativos, 
denominados Espécies Reativas de Oxigênio - ERO, que algumas vezes constituem os radicais 
livres. Forma-se então a primeira espécie tóxica reativa de oxigênio, o superóxido, conforme 
esquema: 
 
∗ Seminário apresentado pelo aluno FERNANDO KUSS na disciplina BIOQUÍMICA DO TECIDO 
ANIMAL, no Programa de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias da Universidade Federal do Rio 
Grande do Sul, no primeiro semestre de 2005. Professor responsável pela disciplina: Félix H.D. González. 
O2 + e- ⇒ O2•-
 
Radical livre 
Um Radical Livre nada mais é do que qualquer átomo, molécula ou íon que possui um 
ou mais que um elétrons livres na sua órbita externa. Essas partículas, formadas por elétrons 
livres ou não pareados tem uma instabilidade elétrica muito grande, e por esta razão, mesmo 
tendo meia vida muito curta, apresentam grande capacidade reativa, o que pode acontecer com 
qualquer composto que esteja próximo, a fim de captar um elétron desse composto para sua 
estabilização, independente de ser uma molécula, uma célula, ou tecido do organismo, a partir 
do que, acontecem reações em cadeia de lesão celular. Devido a esta característica, é 
denominado de substância oxidante. O oxigênio tem a sua atividade fundamental no 
metabolismo celular aeróbico. Desta forma, a formação de Radicais Livres pelo organismo em 
condições normais é inevitável, pois são necessários no processo de respiração celular que 
ocorre nas mitocôndrias ("usinas energéticas") das células, a fim de gerar o ATP (energia). 
Também os Radicais Livres, produzidos pelos macrófagos e neutrófilos (glóbulos brancos de 
defesa), são usados contra bactérias e fungos invasores do organismo, produzindo ação lesiva à 
estes microrganismos. 
Um elétron desemparelhado pode se associar com átomos isolados (hidrogênio ou íons 
metálicos), ou, ainda, com moléculas (açúcares, proteínas, lipídeos, DNA), o que resulta em um 
processo de relevância biológica (Slater, 1984; Halliwell, 1987). Por outro lado, os radicais 
livres já foram relacionados a várias doenças humanas e participam como componentes 
fundamentais em muitas, o que mostra quão grande é o dano oxidativo causado por eles 
(Halliwell & Gutteridge, 1985). 
A formação dos ERO se dá primeiramente pelo o radical superóxido (O2•-), que pode ser 
dismutado em peróxido de hidrogênio (H2O2) ou mesmo através de ação catalítica, pela atuação 
da enzima superóxido dismutase (SOD). No organismo existem duas SODs principais, uma 
citoplasmática, que é a CuZnSOD e outra, mitocondrial, que é a MnSOD, esta contendo 
Manganês e aquela contendo Cobre-Zinco na mesma molécula. A importância da SOD pode ser 
demonstrada pelo fato de ser a enzima mais abundante do organismo, ao mesmo tempo em que 
também é a quinta proteína mais abundante neste mesmo organismo (Halliwell & Gutteridge, 
1989). O gráfico seguinte demonstra como ocorre a formação das ERO. 
 2
 
Figura 1, Formação das EROS 
SOD – Superóxido dismutase, Cat – Catalase, O2•- – Superóxido, O2 – Oxigênio, GSSH – Glutationa 
Oxidada, GSH – Glutationa Peroxidase, H2O – Água, OH• – Radical Hidroxila, GSH – Glutationa 
Reduzida, H2O2 – Peróxido de Hidrogênio. 
 
 
Tabela 1: Espécies reativas de oxigênio (ERO). 
O2•- Ânion superóxido ou radical superóxido 
HO2• Radical perhidroxil 
H2O2 Peróxido de hidrogênio 
OH• Radical hidroxila 
RO• Radical alcoxil 
ROO• Radical peroxil 
ROOH Hidroperóxido orgânico (ex.: lipoperóxido) 
1O2 Oxigênio singlet 
RO• Carbonila excitada 
Fonte: (Sies, 1991) 
 
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Antioxidantes 
O organismo possui sistemas naturais de eliminação de Radicais Livres, enzimáticos ou 
não, que são os chamados "Varredores de Radicais Livres, produzindo a sua eliminação ou 
então impedindo sua transformação em produtos mais tóxicos para as células. O efeito 
prejudicial dos Radicais Livres ocorre quando eles estão em quantidade excessiva no 
organismo, ultrapassando a capacidade do organismo de neutralizá-los com os seus sistemas 
naturais. Esses sistemas enzimáticos de defesa são compostos pelas seguintes enzimas: 
Glutation-Peroxidase (que necessita do Selênio), Catalase, Metionina-Redutase e Superóxido-
Dismutase (há vários tipos, e os 2 principais necessitam de Zinco e Cobre, e Manganês), os 
quais combatem, no organismo os seguintes Radicais Livres: Peróxido de Hidrogênio, 
Superóxido, Oxigênio Single, Íon Hidroxila, Óxido Nítrico e Óxido Nitroso. 
Os Antioxidantes não enzimáticos, em sua maioria são exógenos, ou seja, necessitam 
ser absorvidos pela alimentação apropriada. Os principais podem ser divididos em: Vitaminas 
Lipossulúveis (vitamina A, vitamina E, beta-caroteno), Vitaminas Hidrossolúveis (vitamina C, 
vitaminas do complexo B),e os oligoelementos (Zinco, cobre, selênio, magnésio etc.), os 
bioflavonóides (derivados de plantas), etc. Segue Tabela 2 das ERO relacionadas aos seus 
respectivos antioxidantes. 
 
Tabela 2. ERO e antioxidantes. 
Antioxidantes 
ERO 
Endógenos Exógenos 
Superóxido (O2•-) Superóxido dismutase (SOD): 
a) citoplasmática: Zinco-Cobre 
b) mitocondrial: Manganês 
Vitaminas, zinco, cobre, manganês, 
picnogenol, EDTA 
Peróxido de hidrogênio 
(H2O2) 
Catalase Fe2+ 
Peróxido lipídico (COOH-) Glutationa peroxidase, selênio, 
cisteína 
Vitamina E, selênio 
Radical hidroxila (HO• ) Vitamina C, picnogenol, dimetil 
sulfóxido, EDTA, ácido dimercapto 
succínico e manitol 
Oxigênio singlet (1O2) Betacaroteno 
 
 
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Ação das ERO nos sistemas biológicos 
Peroxidação lipídica 
A peroxidação lipídica é o processo através do qual as ERO agridem os ácidos graxos 
polinsaturados dos fosfolipídeos das membranas das células, desintegrando-as e permitindo, 
desta feita, a entrada dessas espécies nas estruturas intracelulares. A fosfolipase, ativada pelas 
espécies tóxicasdesintegra os fosfolipídeos, liberando os ácidos graxos não saturados (Halliwell 
& Gutteridge, 1989), resultando nas seguintes ações deletérias dos peróxidos lipídicos: 
⇒ Ruptura das membranas celulares (bombas NA/K e Ca/Mg); 
⇒ Mutações do DNA - ácido desoxiribonucléico; 
⇒ Oxidação dos lipídeos insaturados; 
⇒ Formação de resíduos químicos como o malondialdeído; 
⇒ Comprometimento dos componentes da matriz extracelular, proteoglicanos, colágeno e 
elastina. 
Os peróxidos lipídicos possuem poder de ação maior do que as outras espécies tóxicas 
primárias de O2 (O2•-, H2O2, OH• , O2), atingindo facilmente alvos mais distantes. A 
lipoperoxidação deve ter também, um papel muito importante na proliferação celular, 
especialmente em células tumorais. Há autores que sugerem que os produtos da lipoperoxidação 
estão envolvidos no controle da divisão celular, sendo que a peroxidação de lipídeos está 
inversamente relacionada com o crescimento tumoral (Gonzalez, 1992). 
 
Defesa antioxidante 
Os antioxidantes que representam a defesa dos organismos contra as espécies reativas 
de oxigênio são divididos em dois tipos principais, os não enzimáticos e os enzimáticos. 
Antioxidantes não-enzimáticos 
Alguns nutrientes essenciais podem atacar diretamente os radicais de oxigênio. A 
vitamina E (alfa-tocoferol) é o maior antioxidante lipossolúvel presente em todas as membranas 
celulares e, portanto, atua na proteção contra a lipoperoxidação (Kay et al., 1986). Ela pode 
reagir diretamente com uma variedade de oxiradicais, como o superóxido, a hidroxila, etc., e 
também com o oxigênio singlet (Machlin & Bendich, 1987). A vitamina E foi primeiramente 
relatada em 1922, nos Estados Unidos, por Evaris e Bishop, que demonstraram ser liposolúvel e 
também fator essencial para reprodução normal em ratos. A purificação deste fator revelou que 
ele é composto da família dos tocoferóis. Quatro tocoferóis são conhecidos, porém o alfa-
tocoferol é o mais importante biologicamente e os termos alfa-tocoferol e vitamina E são quase 
intercambiáveis na literatura (Halliwell & Gutteridge, 1989). 
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Primeiramente, o alfa-tocoferol inativo reage com o oxigênio singlet e poderia, portanto, 
proteger a membrana contra essa espécie. Durante a sua ação antioxidante (destruindo a cadeia 
de lipoperoxidação) nas membranas, o alfa-tocoferol é consumido e convertido em forma de 
radical.A vitamina E pode também proteger contra a peroxidação modificando a estrutura da 
membrana (Halliwell & Gutteridge, 1989). 
A vitamina E, localizada perto do citocromo P-450 no fosfolipídeo da membrana, varre 
os radicais livres formados no citocromo P-450. A seguir, a vitamina C reduz o radical tocoferil. 
Os carotenóides, principalmente o beta-caroteno, podem funcionar como precursores da 
vitamina A. São absorvidos pelos intestinos, e devem também atuar como antioxidantes. Têm, 
portanto, duplo papel, diminuem a formação do oxigênio singlet in vivo, e ajudam a remover 
aqueles já formados (Halliwell & Gutteridge, 1989). 
A vitamina A tem pouca ação antioxidante e é incapaz de agir sobre o oxigênio singlet, mas seu 
precursor, o beta-caroteno, é o mais eficiente ligante desta forma reativa de oxigênio encontrada 
na natureza e pode agir como antioxidante. O beta-caroteno, um pigmento presente em todas as 
plantas, pode ser encontrado em membranas celulares, inclusive nos lipossomos (Machlin & 
Bendich, 1987). 
A vitamina C (ácido ascórbico), é hidrossolúvel e também age contra os radicais livres e 
o oxigênio singlet. O ácido ascórbico participa ainda da regeneração da forma reduzida e 
antioxidante da vitamina E (Halliwell & Gutteridge, 1985). O ácido ascórbico puro é sólido, 
branco, cristalino e muito solúvel em água. Plantas e animais podem sintetizá-lo, com exceção 
de humanos, primatas e cobaias, que não conseguem e necessitam obtê-lo na dieta (Halliwell & 
Gutteridge, 1989). O ácido ascórbico é necessário in vivo como cofator de várias enzimas, 
sendo as mais conhecidas a prolina-hidroxilase e a lisina-hidroxilase, envolvidas na biossíntese 
do colágeno. A deficiência do ascorbato na dieta humana causa o escorbuto. A mais 
impressionante propriedade química do ascorbato é a sua habilidade para agir como agente 
redutor (doador de elétrons). 
Existe, ainda, uma série de outros antioxidantes não enzimáticos que participam da 
defesa contra as espécies reativas do oxigênio nos sistemas biológicos como, por exemplo, a 
ubiquinona, a ceruloplasmina, o ácido úrico, a taurina, os flavonóides e outros compostos 
fenólicos de origem vegetal (Halliwell, 1990; Sies, 1991). 
A glutationa (GSH) é um marcador da saúde celular e sua queda é indicativa de lesão 
oxidante. Seu déficit acarreta diminuição da resistência às drogas e radiações, da capacidade de 
reversão de tumores e da síntese do ascorbato em animais. A glutationa é um tripeptídio 
composto de aminoácidos não essenciais, descrita como um importante agente antioxidante 
(Halliwell & Gutteridge, 1985). 
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A melatonina é um antioxidante conhecido, produzido pela glândula pineal e seu 
principal hormônio foi descoberto por Lerner em 1958. Também é produzido em outros tecidos, 
tais como retina e intestino grosso (Guyton, 1973). 
Recentemente, a melatonina foi descrita como participante da função imune dos 
organismos e como um potente antioxidante. Exercendo a função de antioxidante, a melatonina 
parece desencadear uma proteção substancial contra os radicais livres que são gerados em uma 
variedade de situações experimentais, incluindo a injúria por esquemia/reperfusão. Por essa 
razão, ela vem sendo utilizada terapeuticamente em cirurgias e transplantes (Reiter & 
Maaestroni, 1999). 
Além destes, há vários nutrientes essenciais de origem mineral, que participam do 
processo antioxidante em associação com enzimas. São eles, zinco, cobre, manganês, selênio e 
ferro (Halliwell & Gutteridge, 1985). 
Antioxidantes enzimáticos 
Antioxidantes são quaisquer substâncias que, quando presentes em pequenas 
concentrações, comparadas com aqueles substratos oxidáveis, significativamente retardam ou 
inibem a oxidação deste substrato e podem agir em diferentes níveis da seqüência oxidativa. Em 
1954, Gershman e Gilbert propuseram que a maioria dos efeitos danosos causados pelas 
concentrações elevadas de oxigênio nos organismos vivos podia ser atribuída à formação de 
radicais livres. Entretanto, essa idéia não despertou interesse de muitos pesquisadores até a 
descoberta, em 1968, de uma enzima que é específica para a remoção catalítica de um radical de 
oxigênio (Mc Cord & Fridovich, 1969). Essa enzima denominada superóxido dismutase, 
juntamente com outras duas – catalase e glutationa peroxidase – são as principais defesas 
antioxidantes que atuam nos organismos superiores (Halliwell & Gutteridge, 1989). 
É possível que a superóxido dismutase (SOD) seja substância com efeitos anti-
envelhecimento reais, podendo atuar positivamente sobre todos os processos degenerativos 
(Hendler, 1990). A superóxido dismutase (SOD) tem papel fundamental na defesa do organismo 
contra as espécies reativas de oxigênio, pois atua na remoção do radical superóxido. Antes da 
sua descoberta, a SOD já havia sido descrita por alguns autores como uma proteína que contém 
cobre, mas nenhuma atividade catalítica lhe havia sido atribuída (Halliwell & Gutteridge, 1985). 
Após o trabalho de McCord (1969), entretanto, com a determinação de sua função na 
dismutação do radical superóxido (O2•-), seu papel foi estabelecido, e até hoje, apesar de 
inúmeras pesquisas realizadas com esta enzima, nenhum outro substrato foi descrito, mostrando 
a sua especificidade para o superóxido (Halliwell & Gutteridge, 1985). A forma que contém 
cobre e zinco, denominadade superóxido dismutase cobre-zinco dependente (CuZnSOD), é 
muito estável e parece estar presente em praticamente todas as células eucarióticas (plantas ou 
animais). A CuZnSOD tem um peso molecular de 32000 e é constituída de duas subunidades 
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protéicas idênticas, com um átomo de cobre e um de zinco em cada uma delas. O Zn não 
funciona no sítio catalítico, mas aparece para estabilizar a enzima. Essa conclusão foi extraída 
de experiências nas quais os metais foram removidos dos sítios ativos e recolocados em outros, 
sozinhos ou em conjunto (Halliwell & Gutteridge, 1985). 
A superóxido dismutase dependente do manganês (MnSOD) é uma proteína de cor rosa, 
cujo peso molecular é de 40.000 e que contém manganês nos sítios ativos. A sua atividade 
diminui em pH alcalino. Não é inibida pelo cianeto, nem pelo di-etil-di-hidrocarbonato. É 
destruída pelo clorofórmio + etanol (não sobrevive ao métodos típicos da purificação para a 
CuZnSOD). A atividade da MnSOD em relação a CuZnSOD depende do tecido e das espécies 
onde atuam. A remoção do Mn dos sítios ativos causa perda da atividade catalítica, não podendo 
ser reposto por nenhum íon de transição, pois perde a sua atividade funcional. As seqüências de 
aminoácidos de todas as MnSOD, em todas as espécies, são parecidas e não estão relacionadas 
com a CuZnSOD (Halliwell & Gutteridge, 1989). A forma CuZnSOD apresenta-se mais 
resistente à variações de temperatura e à desnaturação por substâncias como cloreto de 
guanidina, duodecil sulfato de sódio, ou uréia (Halliwell & Gutteridge, 1985). 
Quanto a enzima glutationa peroxidase (GPx), esta foi descoberta por Mills em 1959, 
em tecidos de mamíferos. Não se observa sua presença em plantas ou bactérias, embora possa 
ser encontrada em algumas algas e fungos (Halliwell & Gutteridge, 1985). As células animais 
contém dois tipos de glutationa peroxidase, sendo que um deles é selênio dependente, enquanto 
o outro não. 
O primeiro tipo é capaz de reduzir qualquer hidroperóxido orgânico, além do H2O2. 
Essa forma possui peso molecular de 81.000, é uma proteína tetramérica e possui um átomo de 
selênio em cada subunidade. O segundo tipo, que não depende do selênio, tem peso molecular 
de 35.000, é dimérico e está apto a reduzir qualquer hidroperóxido orgânico, menos o H2O2. 
A GPx encontra alta atividade no fígado, moderada atividade no coração, pulmão e 
cérebro, e baixa atividade nos músculos (Halliwell & Gutteridge, 1989). Na maioria dos 
animais, a enzima dependente de selênio é responsável pela maior parte da atividade da GPx, 
mas a proporção entre as duas formas varia muito entre as diferentes espécies, bem como de 
tecido para tecido em uma mesma espécie. Em ratos, a distribuição da GPx tem sido 
extensamente estudada e, em hepatócitos a GPx selênio dependente está localizada 
principalmente no citosol e na matriz mitocondrial (Mannervik, 1985). O pH ótimo para a GPx 
é próximo de 8,0, mas a enzima continua ativa com valores elevados. Sua atividade é mínima 
em pH abaixo de 6,0 (Mills, 1959). 
A enzima catalase esta presente na maioria das células aeróbicas, sendo que em animais 
se encontra principalmente no fígado, rins e eritrócitos. Órgãos como cérebro, coração e 
músculo esquelético contém, no entanto, pequenas quantidades da enzima (Halliwell & 
Gutteridge, 1985). Os nutrientes mais importantes coadjuvantes da catalase são o ferro e os 
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tocoferóis (vitamina E), que se acham distribuidos na membrana celular, na fase hidrofóbica. A 
catalase evita o acúmulo de metahemoglobina e decompõe e peróxido de hidrogênio, um 
produto tóxico do metabolismo, em água e oxigênio molecular (Gaetani et al., 1989). Além de 
seu papel como espécie reativa de oxigênio, e, portanto, causador de estresse oxidativo, o H2O2 
em excesso causa oxidação da hemoglobina e, conseqüentemente, diminuição das concentrações 
de oxigênio, o que pode acarretar infecções, formação de úlceras e até necrose (Wieacker et al., 
1980). 
A enzima catalase tem peso molecular de 240.000 e, quando purificada, apresenta 
quatro subunidades, cada uma contendo um grupamento (Fe III – protoporfirina), ligado ao seu 
sítio ativo (Wieacker et al., 1980). Com relação ao pH, pode-se observar uma diminuição da 
atividade da enzima abaixo de pH 4,0. Na faixa de 4,0 a 8,5, a atividade da catalase permanece 
constante, sendo que acima desse valor volta a decair (Chance, 1952). Experimentos têm sido 
realizados para avaliar a competição entre as enzimas catalase e glutationa peroxidase em 
eritrócitos. Segundo alguns autores, a catalase é a enzima que se encarrega de fazer a conversão 
de altas concentrações de H2O2 em água e oxigênio. Quando o peróxido de hidrogênio está 
presente em baixas concentrações (condições fisiológicas normais), entretanto, a glutationa 
peroxidase é que se encarrega de transformá-la em água (Halliwell & Gutteridge, 1985). 
 
Abreviaturas e símbolos 
CuZn SOD = Superóxido dismutase dependente de cobre e zinco 
DNA = Ácido desoxiribonucléico 
ERO = Espécies reativas de oxigênio 
GPx = Glutationa peroxidase 
GSH = Glutationa reduzida 
GSSG = Glutationa oxidada 
H2O2 = Peróxido de hidrogênio 
HO• = Hidroxila 
Mn SOD = Superóxido dimutase dependente de manganês 
NADP = Nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato, forma reduzida 
NADPH = Nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato, forma oxidada 
O2 = Dioxigênio; oxigênio molecular 
O2•- = Superóxido 
1 O2 = Oxigênio Singlet 
RNAm = Ácido ribonucleico mensageiro 
RO• = Radical alcoxil 
ROO• = Radical Peroxil 
ROOH = Hidroperóxido Orgânico 
SOD = Superóxido dismutase 
 9
Literatura citada 
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	Antioxidantes